فیلتر هوای مبتنی بر نانوالیاف

کاغذ فیلتر حاوی نانوالیاف جهت افزایش راندمان حذف ذرات جامد از جریان هوا

    1. گواهی نانومقیاس

    2. 1398/08/14
    3. 1399/08/13
    1. گواهی نانومقیاس

    2. 1400/08/22
    3. 1403/08/21
معرفی کاربرد خصوصیات(مواد و محصولات) کاربرد فناوری نانو در محصول

فیلتراسیون یک فرایند مکانیکی یا فیزیکی است که طی آن مواد معلق جامد از سیال مانند هوا، آب و یا روغن جداسازی می‌شوند. اساس جداسازی در این روش اختلاف اندازه ذرات جامد (گردو غبار و یا هرنوع ذرات آلودگی اضافی) و قطرات سیال (هوا، روغن یا‌ گاز عبوری از فیلتر) و استفاده از نیروی خارجی برای عبور مواد از یک غشای مشبک مانند فیلتر است. امروزه فیلترهای صنعتی جهت جداسازی ذرات گرد و غبار یا ذرات دارای ارزش ‌افزوده مانند گچ، فلزات، آرد، مواد شوینده و سیمان از هوا در تمام کارخانه‌ها استفاده می‌شوند. فیلتر هوا وسیله‌ای متشکل از الیاف است که این آلودگی‌ها هنگام عبور از آن به الیاف تشکیل ‌دهنده‌ی آن متصل شده و از آن عبور نخواهند کرد. بنابراین هرچه منافذ موجود در فیلتر کوچک‌تر باشد، کارایی فیلتر افزایش یافته و از عبور ذرات ریزتری می‌تواند جلوگیری کند. به این منظور، تولید غشاهایی با حفرات در مقیاس نانو می‌تواند بسیار حائز اهمیت باشد. از طرفی، استفاده از نانوالیاف به دلیل مساحت سطحی بالا، نسبت طول به عرض زیاد و چگالی پایین باعث حذف مقدار زیادی از ذرات در حین فرایند فیلتراسیون می‌شود که به افزایش بازدهی عمل فیلتراسیون می‌انجامد. مکانیزم این عمل به این صورت است که لایه ‌نازکی از شبکه نانوالیاف به عنوان سدی برای ذرات عمل  می کند؛ در حالیکه هوا از طریق حجم بزرگی از سوراخ‌های کوچک عبور داده می‌شود. این تکنولوژی در عین حال که باعث افزایش راندمان جذب گرد و غبار می‌شود افت فشار زیادی ایجاد نمی‌کند. الیاف الکتروریسی شده دارای قطر کمتر از 100 نانومتر بوده و سطح کاغذ فیلتر را به صورت یکنواخت پوشش می‌دهند.

ضخامت کم فیلترهای دارای کاغذ نانوساختار موجب خواهد شد تا از میزان افت فشار و متعاقب آن مصرف انرژی کاسته شود. عملیات فیلتراسیون در این نوع فیلترها در سطح انجام می‌شود و در حقیقت با فناوری نانو عملیات فیلتراسیون از عمق به سطح تغییر می‌یابد و این موضوع موجب نفوذپذیری هوای بهتر و افزایش عمر فیلتر می‌گردد.

فیلتر هوا

  • پوشش دهی بستر فیلتر با استفاده از نانوالیاف
  • امکان تولید محصول متناسب با اقلیم کشور
  • هزینه کم نسبت به محصولات مشابه

در تولید محصول حاضر، بستر فیلتر که وظیفه‌ی اصلی فیلتراسیون را بر عهده دارد با نانوالیاف پوشش داده می‌شود. نانو الیاف به روش الکتروریسی با قطر کمتر از 100 نانومتر بر روی کاغذ فیلتر معمولی اعمال شده است.

استفاده از نانوالیاف با قطر کمتر از 100 نانومتر در ساخت این فیلتر، موجب افزایش اختلاف فشار ناشی از مقاومت در برابر عبور هوا در فیلتر حاوی نانو الیاف (Pa 75) در مقایسه با فیلتر معمولی (Pa 43) طبق استاندارد Air cleaner test code 34 شده است.  

همانطور که در جدول زیر ملاحظه می­شود راندمان فیلتر با پوشش نانو الیاف در جذب ذرات آلاینده بسیار بالاتر از فیلتر بدون پوشش نانو الیاف است.

اندازه ذرات (µm)0.30.512.55
بازده فیلتراسیون فیلتر کاغذی حاوی نانوالیاف (%)72737894100
بازده فیلتراسیون فیلتر کاغذی فاقد نانوالیاف (%)1216307595
افزایش راندمان فیلتر کاغذ حاوی نانوالیاف نسبت به کاغذ بدون الیاف نانو (%)600450250255

در تصاویر زیر کاغذ فیلتر دارای پوشش نانو نشان داده شده است.